金刚石导热复合材料的研究进展

doi:10.19491/j.issn.1001-9278.2024.08.020

中国塑料 ›› 2024, Vol. 38 ›› Issue (8): 125-131.DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2024.08.020

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金刚石导热复合材料的研究进展

唐波¹, 相利学¹, 代旭明¹, 王二轲¹, 姜涛², 王瑛², 吴新锋¹^,³()

^1.杭州幄肯新材料科技有限公司，杭州 311255
^2.上海海事大学商船学院，上海 201306
^3.上海第二工业大学能源与材料学院，上海 201209

收稿日期:2023-12-05 出版日期:2024-08-26 发布日期:2024-08-19
通讯作者: 吴新锋（1982—），男，教授，从事导热复合材料的制备及其性能研究，xfwu@sspu.edu.cn
E-mail:xfwu@sspu.edu.cn
基金资助:
例[1] 王权,瞿金平. 动态成型过程中PP/CaCO3 填充体系的流变行为[J]. 高分子材料科学与工程,2007,23：176?179

Research progress in diamond thermally conductive composite material

TANG Bo¹, XIANG Lixue¹, DAI Xumin¹, WANG Erke¹, JIANG Tao², WANG Ying², WU Xinfeng¹^,³()

^1.Hangzhou Vulcan New Materials Technology Co，Ltd，Hangzhou 311255，China
^2.College of Merchant Marine，Shanghai Maritime University，Shanghai 201306，China
^3.School of Energy and Materials，Shanghai Polytechnic University，Shanghai 201209，China

Received:2023-12-05 Online:2024-08-26 Published:2024-08-19
Contact: WU Xinfeng E-mail:xfwu@sspu.edu.cn

摘要/Abstract

摘要：

总结了制备金刚石导热复合材料的主流方式，并介绍了每一种制备方法的制备过程、导热机理等，包括共混法、构筑模板法、电沉积技术、烧结技术、磁控溅射技术、化学气相沉积技术等，概述了不同制备方式的成型过程并归纳和归纳了其导热性能。最后，对金刚石导热复合材料研究进行了总结和展望。

关键词: 金刚石, 导热性能, 铜基, 磁控溅射, 热压烧结

Abstract:

This paper summarized the mainstream ways of preparing diamond thermally conductive composites， and introduced the preparation process， thermal conductivity mechanism， etc. of each preparation method， including blending method， constructive template method， electrodeposition technology， sintering technology， magnetron sputtering technology， and chemical vapor deposition technology， etc. It outlined the molding process of the different preparation methods and summarized and generalized their thermal conductivity properties. Finally， the studies about diamond thermally conductive composites were summarized and prospected.

Key words: diamond, thermal conductivity, copper base, magnetron sputtering, sintering

中图分类号:

TQ321

唐波, 相利学, 代旭明, 王二轲, 姜涛, 王瑛, 吴新锋. 金刚石导热复合材料的研究进展[J]. 中国塑料, 2024, 38(8): 125-131.

TANG Bo, XIANG Lixue, DAI Xumin, WANG Erke, JIANG Tao, WANG Ying, WU Xinfeng. Research progress in diamond thermally conductive composite material[J]. China Plastics, 2024, 38(8): 125-131.

图/表 11

参考文献 40

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材料	填料含量	热导率/ W·mK^-1	参考文献
环氧树脂/金刚石/ 氮化硼	金刚石（12 %）；氮化硼（7 %）	2.72	［20］
碳化硅/金刚石	金刚石（26 %）	298	［21］
环氧树脂/纳米金刚石	纳米金刚石（4.63 %）	1.27	［22］
石蜡/金刚石泡沫	金刚石（1.3 %）	6.7	［23］
铝/金刚石	金刚石（4.6 %）	315.7	［24］

材料	填料含量	热导率/ W·mK^-1	参考文献
环氧树脂/金刚石/ 氮化硼	金刚石（12 %）；氮化硼（7 %）	2.72	［20］
碳化硅/金刚石	金刚石（26 %）	298	［21］
环氧树脂/纳米金刚石	纳米金刚石（4.63 %）	1.27	［22］
石蜡/金刚石泡沫	金刚石（1.3 %）	6.7	［23］
铝/金刚石	金刚石（4.6 %）	315.7	［24］

材料	填料含量	热导率/ W·mK^-1	参考文献
碳化钛/金刚石/铜	金刚石（68.2 %）	454	［25］
铜/碳化硅包裹纳米金刚石	金刚石（2.72 %）	46	［26］
铜/400 μm金刚石	金刚石（60.6 %）	847	［27］
铜/230 μm金刚石	金刚石（49 %）	600	［28］
铜/氨基化微米金刚石	金刚石（20.3 %）	595	［29］

材料	填料含量	热导率/ W·mK^-1	参考文献
碳化钛/金刚石/铜	金刚石（68.2 %）	454	［25］
铜/碳化硅包裹纳米金刚石	金刚石（2.72 %）	46	［26］
铜/400 μm金刚石	金刚石（60.6 %）	847	［27］
铜/230 μm金刚石	金刚石（49 %）	600	［28］
铜/氨基化微米金刚石	金刚石（20.3 %）	595	［29］

材料	填料含量	热导率/ W·mK^-1	参考文献
Si₃N₄/金刚石	金刚石（50 %）	202	［30］
银⁃钛/金刚石	金刚石/银（60 %）；钛（1.5 %）	953	［31］
铜/金刚石	金刚石（60 %）	564	［32］
铜/镀钨金刚石	金刚石（60 %）	874	［33］

金刚石导热复合材料的研究进展

Research progress in diamond thermally conductive composite material

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材料	填料含量	热导率/ W·mK^-1	参考文献
铝/钨沉积金刚石	金刚石（55 %）	622	［35］
铜/钨沉积金刚石	金刚石（65 %）	796	［36］
铜/铜⁃碳化钼包裹金刚石	金刚石（60 %）	351	［37］
镓基/铬沉积金刚石	金刚石（47 %）	113	［38］

制备方法	优势	缺陷	性能
共混法	制备简单；原材料选择灵活；生产成本相对较低	界面质量不易控制；无法实现定向结构	高含量填料才能达到较高热导率
构筑模板法	定向结构；高质量界面；适用于多种尺度	制备工艺复杂；工业化生产较难	较低含量填料能实现较高的热导率
电沉积技术	普适性较强；低温制备；成本较低	表面处理较高；有限的沉积速率；附着力较差	厚沉积涂层可以实现高热导率
烧结技术	成型灵活且步骤简单	高成本；能源消耗较大；会引发颗粒的变形	高稳定性；高含量填料达到较高热导率
磁控溅射技术	均匀沉积；适用于多种基体	基材处理要求高；设备复杂度高；成本较高；膜层可能会产生微裂缝	附着力较好；厚沉积涂层可以实现高热导率
化学气相沉积技术	高纯度；均匀性好；可实现复杂结构制备	设备复杂；成本较高	附着力较好；热稳定性好；厚沉积涂层可以实现高热导率

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